Achtergrond

Pas op: Amerika gaat weer plutoniumpitten maken

Amerika wil in de komende decennia anderhalf biljoen dollar steken in de vernieuwing van het kernwapenarsenaal. Daarvoor wordt de productie van plutoniumpitten voor het eerst sinds 1989 weer opgestart. Alle locaties waar eerder met plutonium is gewerkt zijn zwaar vervuild.

Nieuwe raketten

Na de implosie van de Sovjet-Unie in 1991 lag de weg naar een wereldwijde reductie van kernwapens wagenwijd open. Nu al lang niet meer. Rusland simuleerde in oktober 2023 een massieve nucleaire vergeldingsaanval vanaf de grond, de zee en uit de lucht. Voor Noord-Korea’s Kim Jong Un is dreigen met kernwapens een wekelijkse hobby. China is druk bezig met het uitbreiden van zijn kernwapenarsenaal. Ook de Israëlische minister Amichai Eliyhu zinspeelde onlangs op het droppen van een kernwapen op Gaza. Dit alles draagt bij aan een klimaat waarin de Amerikaanse politici bereid zijn miljarden dollars te steken in het vernieuwen van hun kernwapens.

De eerste stap van de renovatie wordt het vervangen van de Minuteman III, 400 met kernkoppen uitgeruste ICBM’s (Intercontinental Ballistic Missiles) die staan opgesteld in ondergrondse silo’s in de staten Montana, North Dakota en Wyoming.  Het design van deze raketten is meer dan 50 jaar oud en er is twijfel over de betrouwbaarheid. Bij een test in november 2023 was de US Air Force gedwongen een Minuteman III, zonder kernkop, op te blazen vanwege een ‘anomalie’ na de lancering. Minuteman III moet daarom plaats maken voor de Sentinel, een veel moderner ICBM die zeker tot aan 2080 in gebruik moet blijven.

‘Ik betwijfel of de VS er überhaupt goed aan doen de op land geplaatste ICBM’s in stand te houden,’ zegt Dylan Spaulding, een senior scientist van de Union of Concerned Scientists. ‘De Russen weten precies waar ze staan en ze hebben hun raketten erop gericht. Systemen op het land zijn veel kwetsbaarder dan de kernwapens die gelanceerd worden vanaf onderzeeërs en vliegtuigen.’ Het tijdschrift Science omschreef de lanceerinstallaties op het Amerikaanse vaste land onlangs als een spons voor het absorberen van een verrassingsaanval. Iedere lanceerinrichting zou een baken zijn met de boodschap: kick us here!

© Union of Concerned Scientists. Dylan Spaulding is een senior scientist verbonden aan de Union of Concerned Scientists.

Nieuwe kernkoppen

Spaulding ziet het maken van nieuwe kernkoppen voor de Sentinels als het meest kritische onderdeel van de renovatie. Het gaat dan vooral om de productie van nieuwe plutoniumpitten, holle bollen van plutonium-239. Ze zijn zo groot als basketballen en produceren het leeuwendeel van de energie bij de explosie van een thermonucleair wapen. ‘De VS heeft sinds het sluiten van de Rocky Flats fabriek in Colorado in 1989 niet meer op grote schaal plutoniumpitten geproduceerd,’ zegt Spaulding. ‘Net als bij de bouw van civiele kerncentrales is ook hier een groot deel van de expertise en de aanleveringsketen verdwenen.’

© Los Alamos National Laboratory. Medewerkers van het Los Alamos National Laboratorium werken via gelaagde handschoenen in een glovebox, een hermetisch afgesloten doos waarin plutonium pits kunnen worden gebouwd.

De Rocky Flats fabriek van het bedrijf Rockwell in Colorado kon tot 1989 duizenden plutoniumpitten per jaar produceren. Daar kwam een abrupt einde aan met een inval van de FBI. Het management van de fabriek ontdook op grote schaal alle veiligheids- en milieumaatregelen en verborg deze vergrijpen vervolgens op frauduleuze wijze voor de inspecteurs van de National Nuclear Security Administration (NNSA). De sanering van het gigantische complex van zo’n 800 gebouwen kostte het ministerie van energie zeven miljard dollar. Het gebied is nu een beschermd natuurgebied voor wilde dieren.

De NNSA heeft besloten dat het Los Alamos National Laboratory in New Mexico en de Savannah River Site in South Carolina de nieuwe plutoniumpitten gaan maken. Los Alamos is de historische plek waar tijdens De Tweede Wereldoorlog de eerste atoombom werd ontwikkeld. Het lab heeft in de afgelopen jaren een klein aantal pitten gemaakt voor research. De Savannah River Site heeft geen ervaring met de productie van de pitten. Dit lab is de laatste jaren vooral in het nieuws geweest door een totaal mislukt project – kosten meer dan acht miljard dollar – om plutonium uit afgedankte Russische kernkoppen om te zetten in MOX, een brandstof voor civiele kerncentrales in de VS.

© Teake Zuidema. Een medewerker van de Amerikaanse National Nuclear Security Administration legt bezoekers uit hoe radioactief afval wordt opgeslagen in de Waste Isolation Pilot Plant in New Mexico.

Het zal niet nodig zijn plutonium-239 te produceren voor de nieuwe pitten. Spaulding: ‘Amerika heeft een voorraad van zo’n 15.000 kernkoppen waaruit plutonium kan worden gehaald voor hergebruik.’ Deze ongebruikte kernkoppen worden uit elkaar gehaald in de Pantex fabriek in Texas. Daar zal het plutonium uit de pitten verwijderd om daarna verscheept te worden naar Los Alamos en naar de Savannah River. Spaulding: ‘Voor het plutonium weer gebruikt kan worden, moet het worden gezuiverd. Het is namelijk vervuild met bijproducten van de kernsplijting.’

Zijn de plutonium pits die in de jaren van de koude oorlog zijn gemaakt nog wel betrouwbaar?”

De houdbaarheid van plutonium

Er bestaan vragen over de houdbaarheid van kernkoppen. Zijn de plutoniumpitten die in de jaren van de koude oorlog zijn gemaakt nog wel betrouwbaar? Plutonium-239 straalt door het radioactieve verval neutronen, alfadeeltjes, bètadeeltjes en gammastraling uit. Hierdoor ontstaan in de pitten uranium, neptunium, americium en helium, stoffen die de kristalstructuur van het plutonium aantasten. Eén kilo plutonium-239 zal 50 jaar na de productie 0.2 liter helium bevatten. Verder zal de straling allerlei andere onderdelen in de kernkop – pakkingen, bedrading, lassen, elektronica – aantasten.

© Los Alamos National Laboratory. In het Los Alamos Laboratory in New Mexico werd tijdens De Tweede Wereldoorlog de eerste atoombom ontwikkeld.

‘Tot 1992 kon de VS de betrouwbaarheid van de kernwapens testen door het doen van nucleaire testen,’ zegt Spaulding. ‘Toen kondigde president Bush een moratorium af op die testen. Daarna was het alleen nog mogelijk de houdbaarheid van kernwapens te onderzoeken met simulaties in alsmaar grotere supercomputers en, sinds 2009, door het bestuderen van thermonucleaire reacties in de National Ignition Facility van het Lawrence Livermore Lab in Californië. Verder worden kernkoppen periodiek ontmanteld om verouderde onderdelen te vervangen. De plutoniumpitten blijven daarbij echter onaangeroerd.’

Hoelang blijft een plutonium-239 in een kernkop goed? Het Lawrence Livermore National Lab heeft een methode ontwikkeld om die pitten supersnel te laten verouderen: processen die onder gewone omstandigheden 60 jaar nodig hebben, gebeuren dan in vier jaar. Op basis van deze testen voorspelt het NNSA dat een plutoniumpit zeker 100 tot 150 jaar goed blijft. Spaulding: ‘Dezelfde processen die de structuur van de pit dreigen te vernielen, kunnen er ook voor zorgen dat dit niet gebeurt. De hitte die ontstaat bij het radioactieve verval heelt namelijk de scheuren in het kristallijne plutoniumrooster.’

De geschiedenis leert ons dat de VS geen goede staat van dienst heeft bij het vermijden van radioactieve vervuiling rondom installaties die werken met plutonium.

Dylan Spaulding, senior scientist Union of Concerned Scientists.

De dochterproducten die bij het verval van plutonium-239 in de pitten zijn ontstaan zullen eerst moeten worden verwijderd voor het plutonium hergebruikt kan worden voor het maken van nieuwe. Wanneer de nieuwe pitten klaar zijn zal de NNSA ze weer vanaf Los Alamos en Savannah River in speciaal voor dit doel gebouwde vrachtwagens verschepen naar Pantex om ze in nieuwe kernkoppen te plaatsen. Daarna worden ze opgeslagen of vervoerd naar de nieuwe lanceerinrichtingen van de Sentinel raketten.

Zorgen?

‘De geschiedenis leert ons dat de VS geen goede staat van dienst heeft bij het vermijden van radioactieve vervuiling rondom installaties die werken met plutonium, zegt Spaulding. ‘De Hanfort Site in Washington, Rocky Flats in Colorado, Savannah River in South Carolina, Los Alamos; al die locaties zijn uiteindelijk zwaar vervuild.’  Zal alles beter gaan bij de productie van nieuwe kernkoppen? Spaulding: ‘De NNSA beweert geleerd te hebben van de fouten uit het verleden en dat er nu best-practices zijn om vervuiling te voorkomen. Het is wel zo dat de productie van de nieuwe pitten veel minder omvangrijk zal zijn als vroeger. Rocky Flats maakte soms wel duizend per jaar. Los Alamos en Savannah River gaan nu hooguit 80 per jaar produceren.’

Een andere bron van zorg voor Spaulding is het plan van NNSA om 34 ton surplus plutonium uit afgedankte kernkoppen op te slaan in de ondergrondse zoutlagen van de Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) bij Carlsbad in New Mexico. Ook voor dit project zijn de kosten astronomisch: 18 miljard dollar. Spaulding: ‘WIPP is de enige plek voor de opslag van radioactief afval, maar het is niet gemaakt om hoogradioactief afval op te slaan. NNSA gaat daarom dit plutonium verwerken tot plutoniumoxide en dit vervolgens verdunnen met stoffen die het meer inert maken. Op deze wijze zou het afval geclassificeerd kunnen worden als laag radioactief.’ Er bestaan volgens Spaulding ook twijfels over de geschiktheid van de WIPP.

Het kattenbakvulling incident

De Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) in New Mexico is zo ontworpen dat radioactieve deeltjes nooit vanuit de ondergrondse zoutgangen in de buitenlucht terecht komen. Toch gebeurde dit toen op 14 februari 2014 na een explosie een lek ontstond in een container met radioactief afval. De volgende dag werden plutonium en americium aangetroffen in de buitenlucht op een afstand van een kilometer van het complex. Dertien medewerkers waren bovengronds besmet met een lage dosis straling. De oorzaak van de explosie?  Een onderaannemer bij het Los Alamos National Laboratory had containers met radioactief afval voor de WIPP opgevuld met organische kattenbakvulling in plaats van gewone kattenbakvulling. Kleikorrels (kattenbakvulling) zijn zeer geschikt voor het absorberen en stabiliseren van radioactief materiaal. Organische kattenbakvulling daarentegen bevat stoffen die reageren met radioactief afval.  De WIPP bleef na het incident drie jaar lang gesloten en de NNSA had een schadepost van twee miljard dollar.

© Teake Zuidema. Deze stalen container is aangebracht in een ondergrondse zoutmijn van de WIPP in New Mexico. De container bevat laag radioactief materiaal en (waarschijnlijk) kattenbakvulling.


Je las zojuist een gratis premium artikel op TW.nl. Wil je meer van dit? Abonneer dan op TW en krijg toegang tot alle premium artikelen.


 

Onderwerp: Energie

Meer relevante berichten

Nieuwsbrief

Relevante berichten
×